(57)【要約】  十分な導電率と引張強度を有し、柔軟性、耐屈曲疲労特性などに優れたアルミニウム合金導体を提供することを課題とする。  上記課題を解決するためのアルミニウム合金導体は、以下のアルミニウム合金導体である。  Ｆｅを０．４〜１．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．１〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、残部Ａｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金導体であって、前記導体中に３種類の金属間化合物Ａ、Ｂ、Ｃが存在し、化合物Ａの粒子径が０．１μｍ以上２μｍ以下、化合物Ｂの粒子径が０．０３μｍ以上０．１μｍ未満、化合物Ｃの粒子径が０．００１μｍ以上０．０３μｍ未満であり、前記導体中の任意の範囲における、化合物Ａの面積率ａ、化合物Ｂの面積率ｂ、及び化合物Ｃの面積率ｃが、それぞれ、１％  ≦  ａ  ≦  ９％、１％  ≦  ｂ  ≦  ６％、１％  ≦  ｃ  ≦  １０％を満足する。
2011105585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｆｅを０．４〜１．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．１〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％とを含有し、残部Ａｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金導体であって、
前記導体中に３種類の金属間化合物Ａ、Ｂ、Ｃが存在し、
前記金属間化合物Ａの粒子径は０．１μｍ以上２μｍ以下の範囲であり、
前記金属間化合物Ｂの粒子径は０．０３μｍ以上０．１μｍ未満の範囲であり、
前記金属間化合物Ｃの粒子径は０．００１μｍ以上０．０３μｍ未満の範囲であり、
前記導体中の任意の範囲における、前記金属間化合物Ａの面積率ａ、前記金属間化合物Ｂの面積率ｂ、および前記金属間化合物Ｃの面積率ｃが、それぞれ１％  ≦  ａ  ≦  ９％、１％  ≦  ｂ  ≦  ６％、１％  ≦  ｃ  ≦  １０％を満足することを特徴とするアルミニウム合金導体。
【請求項２】
Ｆｅを０．４〜１．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．１〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｚｒを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％とを含有し、残部Ａｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金導体であって、
前記導体中に３種類の金属間化合物Ａ、Ｂ、Ｃが存在し、
前記金属間化合物Ａの粒子径は０．１μｍ以上２μｍ以下の範囲であり、
前記金属間化合物Ｂの粒子径は０．０３μｍ以上０．１μｍ未満の範囲であり、
前記金属間化合物Ｃの粒子径は０．００１μｍ以上０．０３μｍ未満の範囲であり、
前記導体中の任意の範囲における、前記金属間化合物Ａの面積率ａ、前記金属間化合物Ｂの面積率ｂ、および前記金属間化合物Ｃの面積率ｃが、それぞれ１％  ≦  ａ  ≦  ９％、１％  ≦  ｂ  ≦  ８．５％、１％  ≦  ｃ  ≦  １０％を満足することを特徴とするアルミニウム合金導体。
【請求項３】
前記導体の製造工程の最後に急熱、急冷の工程を含む連続通電熱処理を施されることにより、伸線方向の垂直断面における結晶粒径が１〜１０μｍとなされる請求項１または請求項２に記載のアルミニウム合金導体。
【請求項４】
引張強度が１００ＭＰａ以上、及び導電率が５５％ＩＡＣＳ以上である請求項１〜３のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体。
【請求項５】
引張破断伸びが１０％以上である請求項１〜４のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体。
【請求項６】
再結晶組織を有する請求項１〜５のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体。
【請求項７】
前記導体が移動体内で、バッテリーケーブル、ハーネス、またはモータ用線材として用いられることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体。
【請求項８】
前記導体が車両、電車、または航空機に用いられることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気配線体の導体として用いられるアルミニウム合金導体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車、電車、航空機等の移動体の電気配線体として、ワイヤーハーネスと呼ばれる銅または銅合金の導体を含む電線に銅または銅合金（例えば、黄銅）製の端子（コネクタ）を装着した部材が用いられていたが、近年の移動体の軽量化の中で、電気配線体の導体として、銅又は銅合金より軽量なアルミニウム又はアルミニウム合金を用いる検討が進められている。
アルミニウムの比重は銅の約１／３、アルミニウムの導電率は銅の約２／３（純銅を１００％ＩＡＣＳの基準とした場合、純アルミニウムは約６６％ＩＡＣＳ）であり、純アルミニウムの導体に純銅の導体と同じ電流を流すためには、純アルミニウムの導体の断面積を純銅の導体の約１．５倍にする必要があるが、それでも重量では銅に比べて約半分と有利な点がある。
なお、上記の％ＩＡＣＳとは、万国標準軟銅（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ａｎｎｅａｌｅｄ  Ｃｏｐｐｅｒ  Ｓｔａｎｄａｒｄ）の抵抗率１．７２４１×１０−８Ωｍを１００％ＩＡＣＳとした場合の導電率を表したものである。【０００３】
そのアルミニウムを移動体の電気配線体の導体として用いるためには幾つかの課題があり、ひとつに耐屈曲疲労特性の向上がある。移動体の電気配線体に使用されるアルミニウム導体に耐屈曲疲労特性が要求されるのは、ドアなどに取り付けられたワイヤーハーネスではドアの開閉により繰り返し曲げ応力を受けるためである。アルミニウムなどの金属材料は、一回の負荷では破断しないような低い荷重でもドアの開閉のように荷重を加えたり除いたりを繰り返し行なうと、ある繰り返し回数で破断する疲労破壊が生じる。前記アルミニウム導体が開閉部に用いられたとき、耐屈曲疲労特性が悪いとその使用中に導体が破断することが懸念され、耐久性、信頼性に欠けるという問題を生ずる。
一般に強度の高い材料ほど疲労特性は良好と言われている。そこで、強度の高いアルミニウム導体を適用すればよいが、ワイヤーハーネスはその設置時の取り回し（車体への取り付け作業）がしやすいことが要求されているために、一般的には引張破断伸びが１０％以上確保できる鈍し材（焼鈍材）が使われていることが多い。【０００４】
よって、移動体の電気配線体に使用されるアルミニウム導体には、取扱い及び取り付け時に必要となる強度、及び電気を多く流すために必要となる導電率に加えて、耐屈曲疲労特性の優れた材料が求められている。【０００５】
このような要求のある用途に対して、送電線用アルミニウム合金線材（ＪＩＳ  Ａ１０６０やＪＩＳ  Ａ１０７０）を代表とする純アルミニウム系では、ドアなどの開閉で生じる繰り返し曲げ疲労に十分耐えることはできない。また、種々の添加元素を加えた合金化は強度には優れるものの、アルミニウム中への添加元素の固溶現象により導電率の低下を招くこと、柔軟性が低下すること、アルミニウム中に過剰な金属間化合物を形成することで伸線加工中に金属間化合物起因の断線が生じることが問題であった。そのため、添加元素を限定、選択して断線しないことを必須とし、導電率低下及び柔軟性低下を防ぎ、強度及び耐屈曲疲労特性を向上する必要があった。【０００６】
移動体の電気配線体に用いられるアルミニウム導体として代表的なものに特許文献１〜４に記載のものがある。しかし下記のように、いずれの特許文献記載の発明も、さらに解決すべき課題を有する。
特許文献１の発明は、仕上げ焼鈍を行なっていないため、車体での取り付け作業時に必要な柔軟性が確保できない。
特許文献２の発明は、仕上げ焼鈍の開示があるが、その条件は、優れた柔軟性を保持したまま、耐屈曲疲労特性や導電率等を向上させるように金属間化合物を制御可能な条件とは異なる。
特許文献３の発明は、Ｓｉを多く含んでいるため、金属間化合物を適切に制御することができず、伸線加工などの際に断線の原因となる。
特許文献４の発明は、アンチモン（Ｓｂ）を０．０１〜０．５％含んでおり、環境負荷の観点から、代替製品に置き換えられつつある技術である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１９１６３号公報
【特許文献２】特開２００６−２５３１０９号公報
【特許文献３】特開２００８−１１２６２０号公報
【特許文献４】特公昭５５−４５６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、十分な導電率と引張強度を有し、柔軟性、耐屈曲疲労特性などに優れたアルミニウム合金導体の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは種々検討を重ね、特定の添加元素を添加したアルミニウム合金について、鋳造冷却速度、中間焼鈍、仕上げ焼鈍などの製造条件を制御することにより３種類の金属間化合物の粒子径及び面積率を制御して、優れた耐屈曲疲労特性、強度、柔軟性、及び導電率を具備するアルミニウム合金導体を製造しうることを見い出し、この知見に基づき本発明を完成するに至った。【００１０】
すなわち、本発明は、以下の解決手段を提供するものである。
（１）Ｆｅを０．４〜１．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．１〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％とを含有し、残部Ａｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金導体であって、
前記導体中に３種類の金属間化合物Ａ、Ｂ、Ｃが存在し、
前記金属間化合物Ａの粒子径は０．１μｍ以上２μｍ以下の範囲であり、
前記金属間化合物Ｂの粒子径は０．０３μｍ以上０．１μｍ未満の範囲であり、
前記金属間化合物Ｃの粒子径は０．００１μｍ以上０．０３μｍ未満の範囲であり、
前記導体中の任意の範囲における、前記金属間化合物Ａの面積率ａ、前記金属間化合物Ｂの面積率ｂ、および前記金属間化合物Ｃの面積率ｃが、それぞれ１％  ≦  ａ  ≦  ９％、１％  ≦  ｂ  ≦  ６％、１％  ≦  ｃ  ≦  １０％を満足することを特徴とするアルミニウム合金導体。
（２）Ｆｅを０．４〜１．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．１〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｚｒを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％とを含有し、残部Ａｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金導体であって、
前記導体中に３種類の金属間化合物Ａ、Ｂ、Ｃが存在し、
前記金属間化合物Ａの粒子径は０．１μｍ以上２μｍ以下の範囲であり、
前記金属間化合物Ｂの粒子径は０．０３μｍ以上０．１μｍ未満の範囲であり、
前記金属間化合物Ｃの粒子径は０．００１μｍ以上０．０３μｍ未満の範囲であり、
前記導体中の任意の範囲における、前記金属間化合物Ａの面積率ａ、前記金属間化合物Ｂの面積率ｂ、および前記金属間化合物Ｃの面積率ｃが、それぞれ１％  ≦  ａ  ≦  ９％、１％  ≦  ｂ  ≦  ８．５％、１％  ≦  ｃ  ≦  １０％を満足することを特徴とするアルミニウム合金導体。
（３）前記導体の製造工程の最後に急熱、急冷の工程を含む連続通電熱処理を施されることにより、伸線方向の垂直断面における結晶粒径が１〜１０μｍとなされる（１）または（２）に記載のアルミニウム合金導体。
（４）引張強度が１００ＭＰａ以上、及び導電率が５５％ＩＡＣＳ以上である（１）〜（３）のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体。
（５）引張破断伸びが１０％以上である（１）〜（４）のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体。
（６）再結晶組織を有する（１）〜（５）のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体。
（７）前記導体が移動体内で、バッテリーケーブル、ハーネス、またはモータ用線材として用いられることを特徴とする（１）〜（６）のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体。
（８）前記導体が車両、電車、または航空機に用いられることを特徴とする（１）〜（７）のいずれか１項に記載のアルミニウム合金導体。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のアルミニウム合金導体は強度、柔軟性及び導電率に優れ、移動体に搭載されるバッテリーケーブル、ハーネスあるいはモータ用導体として有用なもので、優れた耐屈曲疲労特性が求められるドアやトランク、ボンネットなどにも好適に用いることができる。【００１２】
本発明の上記及び他の特徴及び利点は、適宜添付の図面を参照して、下記の記載からより明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例で行なった繰返破断回数を測定する試験の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の好ましい第１の実施態様は、Ｆｅを０．４〜１．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．１〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％とを含有し、残部Ａｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金導体であって、
前記導体中に３種類の金属間化合物Ａ、Ｂ、Ｃが存在し、
前記金属間化合物Ａの粒子径は０．１μｍ以上２μｍ以下の範囲であり、
前記金属間化合物Ｂの粒子径は０．０３μｍ以上０．１μｍ未満の範囲であり、
前記金属間化合物Ｃの粒子径は０．００１μｍ以上０．０３μｍ未満の範囲であり、
前記導体中の任意の範囲における、前記金属間化合物Ａの面積率ａ、前記金属間化合物Ｂの面積率ｂ、および前記金属間化合物Ｃの面積率ｃが、それぞれ１％  ≦  ａ  ≦  ９％、１％  ≦  ｂ  ≦  ６％、１％  ≦  ｃ  ≦  １０％を満足する。
【００１５】
本実施態様において、Ｆｅの含有量を０．４〜１．５ｍａｓｓ％とするのは、主にＡｌ−Ｆｅ系の金属間化合物による様々な効果を利用するためである。Ｆｅはアルミニウム中には６５５℃において０．０５ｍａｓｓ％しか固溶せず、室温では更に少ない。残りはＡｌ−Ｆｅ、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ−Ｍｇなどの金属間化合物として晶出または析出する。この晶出物または析出物は結晶粒の微細化材として働くと共に、強度、及び耐屈曲疲労特性を向上させる。Ｆｅの含有量が少なすぎるとこれらの効果が不十分であり、多すぎると晶出物の粗大化により伸線加工性が悪く、目的の耐屈曲疲労特性が得られず、柔軟性も低下する。また過飽和固溶状態となり導電率も低下する。Ｆｅの含有量は好ましくは０．６〜１．３ｍａｓｓ％、さらに好ましくは０．８〜１．１ｍａｓｓ％である。
【００１６】
本実施態様において、Ｍｇの含有量を０．１〜０．３ｍａｓｓ％とするのは、Ｍｇはアルミニウム母材中に固溶して強化すると共に、その一部はＳｉと析出物を形成して強度、耐屈曲疲労特性、及び耐熱性を向上させることができるためである。Ｍｇの含有量が少なすぎると効果が不十分であり、多すぎると導電率低下及び柔軟性低下を引き起こす。また、Ｍｇの含有量が多いと耐力が過剰となり、成形性、撚り性を劣化させ、加工性が悪くなる。Ｍｇの含有量は好ましくは０．１５〜０．２８ｍａｓｓ％、さらに好ましくは０．２〜０．２８ｍａｓｓ％である。
【００１７】
本実施態様において、Ｓｉの含有量を０．０４〜０．３ｍａｓｓ％とするのは、上記したようにＳｉはＭｇと化合物を形成して強度、耐屈曲疲労特性、及び耐熱性を向上させる働きを示すためである。Ｓｉの含有量が少なすぎると効果が不十分であり、多すぎると導電率低下及び柔軟性低下を引き起こし、成形性、撚り性を劣化させ、加工性が悪くなる。また、線材製造中の熱処理過程におけるＳｉ単体の析出が断線の原因になる。Ｓｉの含有量は好ましくは０．１〜０．３ｍａｓｓ％、さらに好ましくは０．１５〜０．２５ｍａｓｓ％である。
【００１８】
本発明の好ましい第２の実施態様は、Ｆｅを０．４〜１．５ｍａｓｓ％と、Ｍｇを０．１〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｓｉを０．０４〜０．３ｍａｓｓ％と、Ｚｒを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％とを含有し、残部Ａｌと不可避不純物からなるアルミニウム合金導体であって、
前記導体中に３種類の金属間化合物Ａ、Ｂ、Ｃが存在し、
前記金属間化合物Ａの粒子径は０．１μｍ以上２μｍ以下の範囲であり、
前記金属間化合物Ｂの粒子径は０．０３μｍ以上０．１μｍ未満の範囲であり、
前記金属間化合物Ｃの粒子径は０．００１μｍ以上０．０３μｍ未満の範囲であり、
前記導体中の任意の範囲における、前記金属間化合物Ａの面積率ａ、前記金属間化合物Ｂの面積率ｂ、および前記金属間化合物Ｃの面積率ｃが、それぞれ１％  ≦  ａ  ≦  ９％、１％  ≦  ｂ  ≦  ８．５％、１％  ≦  ｃ  ≦  １０％を満足する。
【００１９】
第２の実施態様では、合金組成については上述の第１の実施態様の合金組成に加えて、さらにＺｒを０．０１〜０．４ｍａｓｓ％含有させたものである。ＺｒはＡｌと金属間化合物を形成し、また、Ａｌ中に固溶して、アルミニウム合金導体の強度と耐熱性の向上に寄与する。Ｚｒの含有量が少なすぎるとその効果が期待できず、多すぎると溶解温度が高くなり伸線形成が困難になる。また、導電率、柔軟性の低下を招き、耐屈曲疲労特性も悪くなる。Ｚｒの含有量は、好ましくは０．１〜０．３５ｍａｓｓ％、より好ましくは０．１５〜０．３ｍａｓｓ％である。
その他の合金組成とその作用については上述の第１の実施態様と同様である。
【００２０】
本発明のアルミニウム合金導体には、上記の成分以外に金属間化合物の寸法（粒子径）と面積率を規定することにより、所望の優れた耐屈曲疲労特性、強度、及び導電率を具備したアルミニウム合金導体を得ることができる。
【００２１】
（金属間化合物の寸法（粒子径）と面積率）
本発明は前記第１及び第２の実施態様に示すように粒子径の異なる３種類の金属間化合物をそれぞれ所定の面積率で含有する。ここで、金属間化合物とは、結晶粒内に存在する、晶出物、析出物などの粒子である。主として、晶出物は溶解鋳造時に形成され、析出物は中間焼鈍及び仕上げ焼鈍で形成される、例えば、Ａｌ−Ｆｅ、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｚｒ等の粒子である。なお、面積率は本合金に含まれる金属間化合物の割合を面積で表したものであり、ＴＥＭにより観察した写真を基に、以下に詳述するようにして算出できる。
金属間化合物Ａは主にＡｌ−Ｆｅにより構成され、一部にＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｚｒ等が含まれる。これらの金属間化合物は結晶粒の微細化材として働くと共に、強度、及び耐屈曲疲労特性を向上させる。金属間化合物Ａの面積率ａを１％  ≦  ａ  ≦  ９％としたのは、少なすぎるとこれらの効果が不十分であり、多すぎると金属間化合物を起因として断線が起こりやすく、目的の耐屈曲疲労特性が得られず、柔軟性も低下する。
金属間化合物Ｂは主にＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｚｒにより構成される。これらの金属間化合物は析出により強度、及び耐屈曲疲労特性を向上させる。金属間化合物Ｂの面積率ｂを第１の実施態様では１％  ≦  ｂ  ≦  ６％、第２の実施態様では１％  ≦  ｂ  ≦  ８．５％としたのは、少なすぎるとこれらの効果が不十分であり、多すぎると析出過剰により断線の原因となるためである。また柔軟性も低下する。
金属間化合物Ｃは、強度を高め、耐屈曲疲労特性を大幅に向上させる。金属間化合物Ｃの面積率ｃを１％  ≦  ｃ  ≦  １０％としたのは、少なすぎるとこれらの効果が不十分であり、多すぎると析出過剰により断線の原因となるためである。また柔軟性も低下する。
【００２２】
本発明の第１及び第２の実施態様において、３種類の寸法の金属間化合物Ａ、Ｂ、Ｃにおいて、面積率を上記の値とするには、それぞれの合金組成を前述の範囲に設定する必要がある。そして、鋳造冷却速度、中間焼鈍温度、仕上げ焼鈍条件などを適切に制御することにより実現できる。
【００２３】
鋳造冷却速度とは、アルミニウム合金鋳塊の凝固開始から２００℃までの平均の冷却速度のことである。この冷却速度を変える方法として、例えば、以下の３つの方法が挙げられる。すなわち、（１）鉄製鋳型のサイズ（肉厚）を変える、（２）鋳型下面に水冷モールドを設けて強制冷却する（水量を変えることでも冷却速度が変わる）、（３）溶湯の鋳込み量を変えるといったものである。鋳造冷却速度が遅すぎると、Ａｌ−Ｆｅ系の晶出物が粗大化することにより目的の組織が得られず、割れが生じやすくなる。速すぎると、Ｆｅの過剰固溶が起き目的の組織が得られず、導電率の低下を招く。場合によっては鋳造割れも起こりうる。鋳造冷却速度は通常１〜２０℃／秒とし、好ましくは５〜１５℃／秒である。
【００２４】
中間焼鈍温度とは、伸線途中に熱処理を施す際の温度のことである。中間焼鈍は主に伸線加工で硬くなった線材の柔軟性を取り戻すために行なう。中間焼鈍温度が低すぎる場合、再結晶が不十分なため耐力が過剰となり柔軟性が確保できず、後の伸線加工で断線を起し線材が得られなくなる恐れが高まる。高すぎる場合、過焼鈍状態となり再結晶粒粗大化が起き柔軟性が著しく低下し、後の伸線加工で断線を起し線材が得られなくなる恐れが高まる。中間焼鈍温度は通常３００〜４５０℃とし、好ましくは３５０〜４５０℃である。中間焼鈍の時間は、通常３０分以上とする。３０分未満であると、再結晶粒形成及び成長に必要な時間が足りず、線材の柔軟性を取り戻すことができないためである。好ましくは１〜６時間である。また、中間焼鈍時の熱処理温度から１００℃までの平均冷却速度は特に規定しないが、０．１〜１０℃／分が望ましい。
【００２５】
仕上げ焼鈍は、例えば、２つの電極輪を連続的に通過する線材に電流を流すことによって自身から発生するジュール熱により焼鈍する連続通電熱処理によって行なう。連続通電熱処理は、急熱、急冷の工程を含み、線材温度と時間で制御し線材を焼鈍することができる。冷却は、急熱後、水中に線材を連続的に通過させることによって行なう。焼鈍時の線材温度が低すぎるもしくは高すぎる場合、焼鈍時間が短すぎるもしくは長すぎる場合の一方または両方の場合には、目的の組織が得られなくなる。さらに、焼鈍時の線材温度が低すぎる場合、焼鈍時間が短すぎる場合の一方または両方の場合には車載取り付けの際に必要な柔軟性が得られず、焼鈍時の線材温度が高すぎる場合、焼鈍時間が長すぎる場合の一方または両方の場合には強度が低下し、耐屈曲疲労特性も悪くなる。すなわち、線材温度ｙ（℃）、焼鈍時間ｘ（秒）で表される数式を用いると、０．０３≦ｘ≦０．５５の範囲で２４ｘ−０．６＋４０２  ≦  ｙ  ≦  １７ｘ−０．６＋５０２を満たす焼鈍条件である必要がある。線材温度は、線材で最も高くなる水中に通過する直前の温度を表す。
なお、仕上げ焼鈍は連続通電熱処理の他に、急熱、急冷過程を含む、例えば、高温に保持した焼鈍炉中を線材が連続的に通過して焼鈍させる走間焼鈍や、磁場中を線材が連続的に通過して焼鈍させる誘導加熱でもよい。雰囲気や熱伝達率が異なるため焼鈍条件は連続通電熱処理と同一条件ではないが、これらの急熱、急冷過程を含む、走間焼鈍や誘導加熱の場合であっても、所定の金属間化合物の析出状態を有してなる本発明のアルミニウム合金導体が得られるように、代表例としての前記の連続通電熱処理における焼鈍条件を参考に仕上げ焼鈍条件（熱履歴）を適切に制御することで、本発明のアルミニウム合金導体を作製することができる。
【００２６】
（結晶粒径）
本発明ではアルミニウム合金導体の伸線方向の垂直断面における結晶粒径を１〜１０μｍとする。この理由は、粒径が小さすぎると部分再結晶組織が残存して引張破断伸びが著しく低下するためであり、大きすぎると粗大な組織を形成して変形挙動が不均一となり、同様に引張破断伸びが低下、さらに強度が著しく低下するためである。結晶粒径は、好ましくは１〜８μｍである。
【００２７】
（引張強度と導電率）
本発明のアルミニウム合金導体は、引張強度（ＴＳ）が１００ＭＰａ以上、及び導電率が５５％ＩＡＣＳ以上であり、好ましくは引張強度が１００〜１８０ＭＰａ及び導電率が５５〜６５％ＩＡＣＳ、より好ましくは引張強度が１００〜１７０ＭＰａ及び導電率が５７〜６３％ＩＡＣＳである。
引張強度と導電率は相反する性質のものであり、引張強度が高いほど導電率が低く、逆に引張強度が低い純アルミニウムは導電率が高い。アルミニウム合金導体を考えた場合、引張強度が１００ＭＰａ未満では、取り扱いを含めて強度不足であり、工業用導体として使用することが難しい。動力線に用いる場合には数十Ａ（アンペア）の高電流が流れるため、導電率は５５％ＩＡＣＳ以上であることが望まれる。
【００２８】
（柔軟性）
本発明のアルミニウム合金導体は、十分な柔軟性を有する。これは前述の仕上げ焼鈍を行なうことにより得ることができる。柔軟性の指標として前述の通り、引張破断伸びを用い、好ましくは１０％以上とする。この理由は、引張破断伸びが小さすぎると前述の通り電気配線体設置時の取り回し（例えば車体への取り付け作業）がしにくくなるためである。また、引張破断伸びが大きすぎると強度不足となり取り回し時に弱々しく、断線の原因になりうるため、５０％以下であることが望ましい。引張破断伸びはより好ましくは１０％〜４０％であり、更に好ましくは１０〜３０％である。
【００２９】
本発明のアルミニウム合金導体は、[１]溶解、[２]鋳造、[３]熱間または冷間加工（溝ロール加工など）、[４]伸線加工、[５]熱処理（中間焼鈍）、[６]伸線加工、[７]熱処理（仕上げ焼鈍）の各工程を経て製造することができる。
【００３０】
［１］溶解
本発明のアルミニウム合金組成を得るには、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｓｉ及びＡｌ、またはＦｅ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｚｒ及びＡｌを所望の濃度となるような分量で溶製する。
【００３１】
［２］鋳造及び［３］熱間または冷間加工（溝ロール加工など）
次いで、例えば、鋳造輪とベルトを組み合わせたプロペルチ式の連続鋳造圧延機を用いて、溶湯を水冷した鋳型で連続的に鋳造しながら圧延を行ない、約１０ｍｍφの棒材とする。このときの鋳造冷却速度は上述の通り通常１〜２０℃／秒である。鋳造及び熱間圧延は、鋳造冷却速度を１〜２０℃／秒としたビレット鋳造、及び押出法などにより行なってもよい。
【００３２】
［４］伸線加工
次いで、表面の皮むきを実施して、９〜９．５ｍｍφとし、これを伸線加工する。ここで、伸線加工前の導体断面積をＡ０、伸線加工後の導体断面積をＡ１とすると、η＝ｌｎ（Ａ０／Ａ１）で表される加工度は、１以上６以下が望ましい。１未満であると、次工程の熱処理時、再結晶粒が粗大化し強度及び引張破断伸びが著しく低下し、断線の原因にもなる。６を越えると、加工硬化しすぎて伸線加工が困難となり、伸線加工中に断線するなど品質の面で問題がある。線材表面の皮むきは、行なうことによって表面の清浄化がなされるが、行なわなくてもよい。
【００３３】
［５］熱処理（中間焼鈍）
冷間伸線した加工材に中間焼鈍を施す。中間焼鈍の条件は上述の通り通常３００〜４５０℃３０分以上である。
【００３４】
［６］伸線加工
さらに伸線加工を施す。この際も加工度は前述の理由により１以上６以下が望ましい。
【００３５】
［７］熱処理（仕上げ焼鈍）
冷間伸線した加工材に連続通電熱処理により仕上げ焼鈍を行なう。焼鈍条件は上述の通り線材温度ｙ（℃）、焼鈍時間ｘ（秒）で表される数式を用いると、０．０３≦ｘ≦０．５５の範囲で２４ｘ−０．６＋４０２  ≦  ｙ  ≦  １７ｘ−０．６＋５０２を満たす。
【００３６】
以上のように熱処理を施して作製した本発明のアルミニウム合金導体は再結晶組織を有する。再結晶組織とは、塑性加工により導入される転位などの格子欠陥が少ない結晶粒で構成された組織状態のことである。再結晶組織を有することにより、引張破断伸び、導電率が回復し、十分な柔軟性を得ることができる。
【実施例】
【００３７】
本発明を以下の実施例に基づきさらに詳細に説明する。なお本発明は、以下に示す実施例に限定されるものではない。【００３８】
実施例１〜１４、比較例１０１〜１１４、２０１、２０２
Ｆｅ、Ｍｇ、Ｓｉ及びＡｌ、またはＦｅ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｚｒ及びＡｌを表１−１及び表２−１に示す量（質量％）で、プロペルチ式の連続鋳造圧延機を用いて、溶湯を水冷した鋳型で連続的に鋳造しながら圧延を行ない、約１０ｍｍφの棒材とした。このときの鋳造冷却速度は１〜２０℃／秒（比較例では０．２℃／秒、５０℃／秒を含む）である。
次いで、表面の皮むきを実施して、９〜９．５ｍｍφとし、これを伸線加工して、２．６ｍｍφとする。次に表１−１及び表２−１に示すように、この冷間伸線した加工材に温度３００〜４５０℃（比較例では２００℃、５５０℃を含む）で０．５〜４時間（比較例では０．１時間を含む）の中間焼鈍を施し、更に、実施例１〜１２、比較例１０１〜１１４、２０１、２０２では０．３１ｍｍφまで、実施励１３では０．３７ｍｍφまで、実施励１４では０．４３ｍｍφまで伸線加工を行った。
最後に仕上げ焼鈍として連続通電熱処理を温度４７７〜６２９℃（比較例では４６５℃を含む）、時間０．０３〜０．５４秒行なった。温度はファイバ型放射温度計（ジャパンセンサー株式会社製）で線材の温度が最も高くなる水面直上の温度を測定した。【００３９】
作製した各々の実施例及び比較例の線材について以下に記す方法により各特性を測定した。その結果を表１−２及び表２−２に示す。【００４０】
（ａ）結晶粒径
伸線方向に垂直に切り出した供試材の横断面を樹脂で埋め、機械研磨後、電解研磨を行った。電解研磨条件は、研磨液が過塩素酸２０％のエタノール溶液、液温は０〜５℃、電圧は１０Ｖ、電流は１０ｍＡ、時間は３０〜６０秒である。次いで、結晶粒コントラストを得るため、２％ホウフッ化水素酸を用いて、電圧２０Ｖ、電流２０ｍＡ、時間２〜３分の条件でアノーダイジング仕上げを行なった。この組織を２００〜４００倍の光学顕微鏡で撮影し、交差法による粒径測定を行った。具体的には、撮影された写真に任意に直線を引いて、その直線の長さと粒界が交わる数を測定して平均粒径を求めた。なお、粒径は５０〜１００個が数えられるように直線の長さと本数を変えて評価した。
（ｂ）金属間化合物の寸法（粒子径）及び面積率
実施例および比較例の線材を電解研磨薄膜法（ツインジェット研磨法）にて薄膜にして、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用い、倍率６０００〜３００００倍で任意の範囲を観察した。次いで、エネルギー分散型Ｘ線検出器（ＥＤＸ）を用いて、金属間化合物に電子線を絞り、Ａｌ−Ｆｅ、Ａｌ−Ｆｅ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｚｒ系等の金属間化合物を検出した。
金属間化合物の寸法は撮影された写真のスケールから判断し、形状を等体積球相当に換算して算出した。金属間化合物の面積率ａ、ｂ、ｃは、撮影された写真を基に、金属間化合物Ａについては約５〜１０個、金属間化合物Ｂについては２０〜５０個、金属間化合物Ｃについては５０〜１００個をカウントできる範囲を設定して、それぞれの金属間化合物の大きさ及び個数から金属間化合物の面積を算出して、ぞれぞれの金属間化合物の面積をカウント対象とした範囲の面積で割って求めた。
面積率は上記薄片の試料厚さを０．１５μｍを基準厚さとして算出している。試料厚さが基準厚さと異なる場合、試料厚さを基準厚さに換算して、つまり、（基準厚さ／試料厚さ）を撮影された写真を基に算出した面積率にかけることによって、面積率を算出できる。本実施例および比較例では試料厚さは写真から観察された等厚縞の間隔を観測することにより算出し、すべての試料においてほぼ０．１５μｍであった。
（ｃ）引張強度（ＴＳ）及び引張破断伸び
ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に準じて各３本ずつ試験し、その平均値を求めた。
（ｄ）導電率（ＥＣ）
長さ３００ｍｍの試験片を２０℃（±０．５℃）に保持した恒温漕中で、四端子法を用いて比抵抗を各３本ずつ測定し、その平均導電率を算出した。端子間距離は２００ｍｍとした。
（ｅ）繰返破断回数
耐屈曲疲労特性の基準として、常温におけるひずみ振幅は±０．１７％とした。耐屈曲疲労特性はひずみ振幅によって変化する。ひずみ振幅が大きい場合疲労寿命は短くなり、ひずみ振幅が小さい場合疲労寿命は長くなる。ひずみ振幅は図１記載の線材１の線径と曲げ冶具２、３の曲率半径により決定することができるため、線材１の線径と曲げ冶具２、３の曲率半径は任意に設定して屈曲疲労試験を実施することが可能である。
藤井精機株式会社（現  株式会社フジイ）製の両振屈曲疲労試験機を用い、線材に±０．１７％の曲げ歪みが与えられる治具を使用して、繰り返し曲げを実施することにより、繰返破断回数を測定した。繰返破断回数は各４本ずつ測定し、その平均値を求めた。図１の説明図に示すように、線材１を、曲げ治具２及び３の間を１ｍｍ空けて挿入し、冶具２及び３に沿わせるような形で繰り返し運動をさせた。線材の一端は繰り返し曲げが実施できるよう押さえ冶具５に固定し、もう一端には約１０ｇの重り４をぶら下げた。試験中は押さえ冶具５が動くため、それに固定されている線材１も動き、繰り返し曲げが実施できる。繰り返しは１．５Ｈｚ（１秒間に往復１．５回）の条件で行い、線材の試験片１が破断すると、重り４が落下し、カウントを停止する仕組みになっている。
１日あたりの開閉回数を１０回とし１５年間の使用を想定した場合、開閉回数は５４７５０回となる（１年３６５日として計算）。実際に使用される電線は単線ではなく、撚り線構造となり、さらに被覆処理がされているために電線導体への負担は数分の一となる。単線での評価値として十分な耐屈曲疲労特性が確保できる６００００回以上の繰返破断回数が好ましく、より好ましくは８００００回以上である。【００４１】
【表１−１】
2011105585.tif 000003
【００４２】
【表１−２】
2011105585.tif 000004
【００４３】
【表２−１】
2011105585.tif 000005
【００４４】
【表２−２】
2011105585.tif 000006
【００４５】
表１−１、表１−２、表２−１及び表２−２の結果から以下のことが分かる。
比較例１０１〜１０７ではアルミニウム合金の添加成分が本発明の範囲外である。比較例１０１では、Ｆｅが少なすぎるため、金属間化合物ＡおよびＢが少なく、引張強度、繰返破断回数が悪い。比較例１０２では、Ｆｅが多すぎるため、伸線加工中に断線した。比較例１０３では、Ｍｇが少なすぎるため、金属間化合物Ｃが少なく、繰返破断回数が悪い。比較例１０４では、Ｍｇが多すぎるため、金属間化合物Ｃが多く、繰返破断回数、導電率が悪い。比較例１０５では、Ｓｉが少なすぎるため、金属間化合物Ｃが少なく、繰返破断回数が悪い。比較例１０６では、Ｓｉが多すぎるため、伸線加工中に断線した。比較例７では、Ｚｒが多すぎるため、金属間化合物Ｂが多く、導電率及び繰返破断回数が悪い。
比較例１０８〜１１４および比較例２０１〜２０２は、アルミニウム合金導体中の金属間化合物の面積率が本発明の範囲外であるか、製造中に断線したものを示す。ここでは、アルミニウム合金の製造条件によって本発明の規定するアルミニウム合金導体が得られなかった例を示す。比較例１０８では、仕上げ焼鈍を行わなかったため、伸線加工中に断線した。比較例１０９では、鋳造冷却速度が速すぎて、金属間化合物Ａが少なく、金属間化合物Ｂが多くなり、導電率、繰返破断回数が悪い。比較例１１０〜１１２では、仕上げ焼鈍を行わなかったため、伸線加工中に断線した。比較例１１３では仕上げ焼鈍工程での軟化不足が原因で未焼鈍状態となり、金属間化合物が観察されなかったため、引張破断伸びが悪い。比較例１１４では、仕上げ焼鈍温度が高すぎたために、金属間化合物Ｃが少なく、引張強度、繰返破断回数、及び引張破断伸びが悪い。比較例２０１〜２０２はバッチ式焼鈍炉を用いて仕上げ焼鈍を行なった例であるが、金属間化合物Ｃが少なく、繰返破断回数が悪い。
これに対し実施例１〜１４では、引張強度、導電率、引張破断伸び（柔軟性）、繰返破断回数（耐屈曲疲労特性）に優れたアルミニウム合金導体が得られた。【００４６】
本発明をその実施態様とともに説明したが、我々は特に指定しない限り我々の発明を説明のどの細部においても限定しようとするものではなく、添付の請求の範囲に示した発明の精神と範囲に反することなく幅広く解釈されるべきであると考える。【００４７】
本願は、２０１０年２月２６日に日本国で特許出願された特願２０１０−０４３４８８に基づく優先権を主張するものであり、これはここに参照してその内容を本明細書の記載の一部として取り込む。
【符号の説明】
【００４８】
１  試験片（線材）
２、３  曲げ治具
４  重り
５  押さえ冶具
【図１】
2011105585.tif 000007
【国際調査報告】
2011105585.tif 000008
2011105585.tif 000009
2011105585.tif 000010
2011105585.tif 000011